专利名称：伽马开关放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电子设备的显示器。更一般地，本发明涉及用于为用于液晶显示器中的显示面板提供伽马设定电压的放大器。
背景技术：
显示器被用于笔记本电脑、电视、以及其他电子设备。像大多数电子设备一样，显示器必须校准以精确地显示视频和图像。例如，显示器的伽马响应为了最优的显示和运行而被校准。没有合适的校准，显示器上的图像可能与照相机捕获的原始图像不同。“伽马转移”功能体现了照相机所捕获的光与相应的像素电压之间的关系。图IA是一个这样的关系的曲线图20，对于Y 而言V = Lin1/y。这样的伽马转移函数典型地代表了由真空管照相机所捕获的光。当从这些电压再生图像时，显示装置必须考虑该非线性关系。电视阴极射线管(CRT)具有几乎是真空管照相机的伽马转移函数的倒数的伽马转移函数。当CRT显示由真空管照相机所捕获的视频图像时，CRT显示器的伽马转移函数实质上消除了真空管照相机伽马转移函数的响应。图IB是对于CRT显示器的一个这样关系的曲线图30，其中对于Y 2而言Ltm = Vy。CRT的“伽马校正”因而是固有的，如果需要也仅需要很少的额外处理以精确地显示视频图像。换言之，由具有响应曲线图20的照相机所捕获的并由具有响应曲线图30的CRT所显示的视频图像将具有基本上线性的输出。然而，其他类型的显示器，诸如液晶显示器(IXD)，具有不同于CRT的转移特性，因而需要不同的伽马校正以精确地显示视频图像。图2是一个这样关系的曲线图40。因为显示器由于制造商、型号甚至由于个别面板而不同，所以每一个显示器需要其自身的伽马校正从而使得显示器实现线性响应、或任何其他期望的响应。伽马校正作为提供给驱动显示器的源驱动芯片的伽马校正信号而得以提供。伽马校正信号使用适当的伽马应用电路而得以提供。在传统显示面板的组装期间，伽马校正信号能够通过电子地调节与伽马应用电路相关联的参数而被校准。在某些处理中，技术人员观察显示器上的测试图像并通过经验的尝试错误法而手动地调节伽马应用电路，直到图像被正确地显示。在其他处理中，伽马校正信号校准能够通过监控显示器面板并将检测到的显示器特性输入软件算法以确定合适的伽马校正信号而得以实施。所确定的合适的伽马校正信号然后由伽马应用电路所设定。合适的伽马校正信号然后被存储于非易失性存储器或为了显示器的寿命而由显示器控制器板上的电阻器串所设置。传统的伽马应用电路使用AB类放大器来产生提供给源驱动器芯片的伽马校正信号。图3示出了示例性的传统伽马应用电路10。数模转换器(DAC) 2接收代表存储于存储器的合适的伽马校正信号的数字码作为输入。DAC 2输出转换的模拟信号到放大器4的第一输入。放大器4是AB类运算放大器。放大器4的第二输入是反馈信号。放大器4由模拟电源电压AVDD供电。放大器4的输出是被提供给一个或多个源驱动器芯片6中的每一个的伽马校正信号。对于AC地，源驱动器输入阻抗能被建模为等效电阻和建模为电容。伽马校正信号大体上是恒定的。伽马应用电路10包括从AB类放大器4的输出到AB类放大器4的第二输入的本地反馈。 伽马校正信号使源驱动器芯片的伽马转移函数失真以校正显示器的非线性行为。使源驱动器芯片的伽马转移函数失真调节显示器的响应。在某些应用中，显示器的响应被调节以实现线性转移函数。典型的AB类放大器的输出级包括两个互补晶体管，配置用于放出电流和吸收电流。AB类放大器中的晶体管工作在线性模式下。典型的AB类放大器的输出级的功率效率最多为50%。
发明内容
依照本发明的原理，具有显示器的电子设备被配置为向每一个驱动显示器的源驱动器芯片提供伽马校正信号。伽马校正信号由耦接到每一个源驱动器芯片的伽马应用电路提供。伽马应用电路包括配置用于输出伽马校正信号的开关放大器和耦接于开关放大器的输出与每一个源驱动器芯片的输入之间的可选滤波器。开关放大器作用为相比于传统的伽马应用电路具有改进的功率效率的开关电源。在一方面，揭示了用于驱动具有一个或多个源驱动器芯片的显示器的电子设备。该电子设备包括耦接到一个或多个源驱动器芯片的伽马应用电路以为一个或多个源驱动器芯片中的每一个提供伽马校正信号，其中伽马应用电路包括开关放大器，其被配置为输出用于形成伽马校正信号的开关波形。在某些实施例中，显示器是液晶显示器。在某些实施例中，开关放大器耦接到模拟电压电源。在某些实施例中，从开关放大器输出的电压范围在大约200mV与模拟电压电源的200mV内之间。在另一些实施例中，从开关放大器输出的电压范围在大约IOOmV与模拟电压电源的IOOmV内之间。在另一些实施例中，从开关放大器输出的电压范围在大约IOmV与模拟电压电源的IOmV内之间。在某些实施例中，开关放大器是D类放大器。在某些实施例中，开关放大器的功率效率等于或大于80%。在某些实施例中，电子设备还包括耦接于开关放大器与一个或多个源驱动器芯片之间的滤波器。在该实施例中，伽马应用电路还可以包括电感器，其中滤波器包括电感器和一个或多个源驱动器芯片的电容。在该实施例中，电子设备还能包括电容器，其中滤波器也包括该电容器。在某些实施例中，电子设备还能包括耦接到开关放大器的控制电路，其中该控制电路被配置为控制开关放大器以调整开关波形的占空比。在另一方面，揭示了用于驱动具有一个或多个源驱动器芯片的显示器的电子设备。该电子设备包括耦接到一个或多个源驱动器芯片的伽马应用电路以为一个或多个源驱动器芯片中的每一个提供伽马校正信号，其中伽马应用电路包括被配置为输出开关波形的D类开关放大器和耦接到该D类放大器的输出并被配置为接收开关波形并输出伽马校正信号的电感器。在另一方面，揭示了一种驱动具有一个或多个源驱动器芯片的显示器的方法。该方法包括使用开关放大器提供开关波形；从开关波形形成伽马校正信号；以及将伽马校正信号提供给一个或多个源驱动器芯片。
图IA和图IB分别是真空管照相机和阴极射线管显示器的转移函数；图2是液晶显示器的转移函数； 图3示出了示例性的传统伽马应用电路；图4示出了包括根据本发明的一个实施例的伽马应用电路的伽马校正系统的概念图；图5示出了源驱动器芯片之一的示例性的输入级的概念电路图；图6示出了包括控制电路的图4的概念方框图；图7示出了包括根据本发明的另一实施例的伽马应用电路的可替代伽马校正系统的概念图。
具体实施例方式本申请的实施例涉及伽马应用电路。本领域技术人员应能理解，在此所描述的关于伽马应用电路的以下详细说明仅是说明性的，而并非意在以任何方式进行限定。本领域技术人员在本公开的基础上将能够容易地得到伽马应用电路的其他实施例。现在将详细地参考如附图中所示的伽马应用电路的实现方式。相同的附图标记将被用于贯穿所有附图以及以下的详细说明，以指示相同和相似的部分。为了清楚，并非在此所描述的实施的所有的常规特征均被示出和描述。当然应理解，在任一这样的实际实现方式中，许多特定的实现方式决策将可能被制定以实现开发者的特定目标，诸如顺应应用和商业相关的限制，并且这些特定目标能够因为实现方式的不同和开发者的不同而变化。然而，应能理解，这样的开发尝试可能是复杂并且费时的，但对于具有本公开的益处的本领域普通技术人员而言将仍然是工程的常规任务。按照本申请的实施例，具有一个或多个源驱动器芯片和显示器的电子设备还配备了伽马应用电路，其具有开关放大器以向源驱动器芯片提供伽马校正信号。在某些实施例中，开关放大器是D类放大器。开关放大器的输出级包括一对被接通或断开的互补晶体管，从而使得开关放大器有效地作用为开关电源。该开关放大器的功率效率至少为80%，这相比于使用AB类放大器的传统伽马应用电路而言是一个显著的改进。如果必要，电感器和每一个源驱动器芯片的电容过滤开关放大器的输出信号。该电感器可以是独立的外部电感器或者集成的电感器。图4示出了包括根据本发明的一个实施例的伽马应用电路100的伽马校正系统的概念图。伽马应用电路100包括DAC 102、开关运算放大器104、以及电感器110。伽马应用电路100耦接到一个或多个源驱动器芯片106。DAC 102接收代表存储于存储器中的合适的伽马校正信号的数字码作为输入。DAC 102输出转换后的模拟信号到开关放大器104的第一输入。开关放大器104的第二输入是反馈信号，其被表示为伽马反馈。开关放大器104由模拟电源电压AVDD供电。在某些实施例中，模拟电源电压AVDD具有在大约8V至大约30V范围之内的最大电压。开关放大器104作用为开关电源并因而输出开关波形，诸如如图4所示。从开关放大器104输出的开关波形被过滤，从而形成被提供给一个或多个源驱动器芯片106中的每一个的伽马校正信号。滤波器包括电感器110和一个或多个源驱动器芯片106的电容。在某些实施例中，伽马校正信号大体上恒定。每一个源驱动器芯片106内具有固有寄生电容。滤波器被设计为考虑该寄生电容。如果寄生电容不足以达到滤波器的设计考虑，则额外的电容可以被加到伽马应用电路，诸如将电容器耦接到电感器110。使用开关放大器要求电感器110和任何额外电容的合适选择以提供必要的电路稳定性和在改变输出负载的情况下输出到源驱动器芯片的伽马 校正信号的快速瞬态响应。源驱动器输入阻抗能被建模为等效电阻和建模为对AC地的电容。在某些应用中，来自开关放大器的瞬态输出电流约为100毫安，其中当显示器的水平线刷新时出现瞬态输出电流。尽管图4中示出了单个伽马应用电路100被耦接到一个或多个源驱动器芯片106中的每一个，也可以预期其中使用多个伽马应用电路的可替代的配置。在多个伽马应用电路的情况下，每一个源驱动器芯片接收从多个伽马应用电路的每一个输出的伽马校正信号。例如，在具有六个源驱动器芯片和十六个伽马应用电路的系统中，十六个伽马应用电路中的每一个的输出被耦接到六个源驱动器芯片中的每一个，从而使得每一个源驱动器芯片接收十六个伽马校正信号。额外的伽马校正信号使得能够更精细地调整显示器响应。耦接到伽马应用电路的负载是DC负载，其要求从伽马应用电路输出的DC电流。图5示出了源驱动器芯片106之一的示例性输入级的概念电路图。该输入级包括数模转换器(DAC)，后接缓冲放大器，这对于源驱动器芯片的每一个通道N重复。在图5的示例性电路中，DAC使用电阻器R串和多路器而得以实现。电阻器串被耦接到模拟电源电压AVDD。在一个示例性应用中，8比特DAC包括具有256个电阻器R的电阻器串。多个抽头点提供了到电阻器串的外部控制接入。抽头点被耦接到电阻器串中的每一个电阻器R。每一个电阻器R的输出被耦接到多路器，其输出电阻器电压输出之一到缓冲放大器。在某些实施例中，离散的伽马应用电路被耦接到抽头点的选择子集中的每一个。在另一些实施例中，离散的伽马应用电路被耦接到每一个抽头点。当没有控制电压被施加于抽头点时，电阻器串的转移函数是简单的直线，这是因为每一个电阻器R具有相同的值。替代地，电阻器串能够包括具有不完全相同的值的电阻器。在此情况下，当未施加控制电压时，转移函数可以是非线性的。如果期望不同的转移函数曲线，诸如图2的转移函数曲线，则伽马应用电路提供合适的控制电压到相应的抽头点以为源驱动器芯片产生所期望的转移函数曲线。施加到抽头点的电压是由伽马应用电路提供的伽马校正信号。在具有六个源驱动器芯片和十六个伽马应用电路的示例性系统中，使得十六个抽头点可用于外部控制，十六个抽头点中的每一个被耦接到十六个伽马应用电路之一 O开关放大器104调整方波输出的占空比以产生所期望的电压电平。在某些实施例中，控制电路112被耦接到开关放大器104，如图6所示。控制电路112被耦接到开关电路104以调整开关波形的占空比。
在某些实施例中，从开关放大器104输出的电压范围在约200mV与AVDD电源电压的200mV内之间。更优选地，从开关放大器104输出的电压范围在约IOOmV与AVDD电源电压的IOOmV内之间。进一步更优选地，从开关放大器104输出的电压范围在约IOmV与AVDD电源电压的IOmV内之间。伽马应用电路100’的可替代配置被示于图7。伽马应用电路100’包括直接从开关放大器104的输出到开关放大器104的第二输入的本地反馈。在伽马应用电路中使用开关放大器相比于使用AB类放大器的传统伽马应用电路的一个优点是功率效率的显著改进。尤其是当应用于要求相对高的模拟电源电平(诸如8V至30V)的显示器时，功率效率的改进还导致伽马应用电路发热的显著降低。本申请已经以特定实施例的形式被描述，整合了 细节以便于理解伽马应用电路的构造和运行的原理。不同附图中示出和描述的许多元件能被互换以实现必要的结果，并且本说明书应被理解为也包含了这样的互换。同样地，此处对特定实施例的参引及其细节并非意在限制所附权利要求书的保护范围。本领域技术人员应能理解，在不背离本申请的精神和范围的情况下，可以对所选用于说明的实施例做出许多修改。
权利要求
1.ー种用于驱动具有ー个或多个源驱动器芯片的显示器的电子设备，该电子设备包括 伽马应用电路，其被耦接到所述ー个或多个源驱动器芯片以给所述ー个或多个源驱动器芯片中的每ー个提供伽马校正信号，其中所述伽马应用电路包括开关放大器，其被配置为输出用于形成所述伽马校正信号的开关波形。
2.根据权利要求I所述的电子设备，其中所述显示器包括液晶显示器。
3.根据权利要求I所述的电子设备，其中所述开关放大器被耦接到模拟电压电源。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中从所述开关放大器输出的电压范围在约200mV与所述模拟电压电源的200mV内之间。
5.根据权利要求3所述的电子设备，其中从所述开关放大器输出的电压范围在约IOOmV与所述模拟电压电源的IOOmV内之间。
6.根据权利要求3所述的电子设备，其中从所述开关放大器输出的电压范围在约IOmV与所述模拟电压电源的IOmV内之间。
7.根据权利要求I所述的电子设备，其中所述开关放大器包括D类放大器。
8.根据权利要求I所述的电子设备，其中所述开关放大器的功率效率等于或大于80%。
9.根据权利要求I所述的电子设备，还包括耦接于所述开关放大器与所述ー个或多个源驱动器芯片之间的滤波器。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述伽马应用电路还包括电感器，其中所述滤波器包括所述电感器和所述ー个或多个源驱动器芯片的电容。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述伽马应用电路还包括电容器，其中所述滤波器还包括该电容器。
12.根据权利要求I所述的电子设备，还包括耦接到所述开关放大器的控制电路，其中所述控制电路被配置为控制所述开关放大器以调整所述开关波形的占空比。
13.ー种用于驱动具有一个或多个源驱动器芯片的显示器的电子设备，该电子设备包括 伽马应用电路，其被耦接到所述ー个或多个源驱动器芯片以给所述ー个或多个源驱动器芯片中的每ー个提供伽马校正信号，其中所述伽马应用电路包括被配置为输出开关波形的D类开关放大器和耦接到所述D类放大器的输出并被配置为接收所述开关波形并输出所述伽马校正信号的电感器。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述显示器包括液晶显示器。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述D类开关放大器被耦接到模拟电压电源。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中从所述D类开关放大器输出的电压范围在约200mV与所述模拟电压电源的200mV内之间。
17.根据权利要求15所述的电子设备，其中从所述D类开关放大器输出的电压范围在约IOOmV与所述模拟电压电源的IOOmV内之间。
18.根据权利要求15所述的电子设备，其中从所述D类开关放大器输出的电压范围在约IOmV与所述模拟电压电源的IOmV内之间。
19.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述D类开关放大器的功率效率等于或大于 80%。
20.根据权利要求13所述的电子设备，还包括耦接于所述D类开关放大器与所述ー个 或多个源驱动器芯片之间的滤波器。
21.根据权利要求20所述的电子设备，其中所述伽马应用电路还包括电感器，其中所述滤波器包括所述电感器和所述ー个或多个源驱动器芯片的电容。
22.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述伽马应用电路还包括电容器，其中所述滤波器还包括该电容器。
23.根据权利要求13所述的电子设备，还包括耦接到所述D类开关放大器的控制电路，其中所述控制电路被配置为控制所述D类开关放大器以调整所述开关波形的占空比。
24.一种驱动具有一个或多个源驱动器芯片的显示器的方法，该方法包括 a.使用开关放大器以提供开关波形； b.从所述开关波形形成伽马校正信号；以及 c.将所述伽马校正信号提供给所述ー个或多个源驱动器芯片。
全文摘要
本发明公开了一种伽马开关放大器。具有显示器的电子设备被配置为给驱动该显示器的每一个源驱动器芯片提供伽马校正信号。伽马校正信号由耦接到每一个源驱动器芯片的伽马应用电路提供。伽马应用电路包括被配置为输出开关波形的开关放大器、以及输入开关波形并输出伽马校正信号到每一个源驱动器芯片的输入的滤波器。该开关放大器作用为相比于传统伽马应用电路具有改进的功率效率的开关电源。
文档编号G09G3/20GK102682725SQ20121004820
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月24日 优先权日2011年2月25日
发明者R·B·库 申请人:马克西姆综合产品公司